JP4846491B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、回転テーブルに金型を搭載し、回転テーブルをサーボモータの駆動力によって回転させるようにした射出成形機に関する。

回転テーブルに２つの金型を１８０°間隔で搭載し（取り付け）、回転テーブルを１８０°ずつ正逆方向に間欠回転させるようにした、２ステージタイプの射出成形機、あるいは、回転テーブルに４つの金型を９０°間隔で搭載し、回転テーブルを９０°ずつ一定方向に間欠回転させるようにした、４ステージタイプの射出成形機は、公知である。

このような射出成形機において、例えば、回転テーブルに搭載した２つの可動側金型に対応して、２つの固定側金型を設けると共に、可動側金型と固定金型の対のそれぞれに対応するように２つの射出ユニットを設けて、回転テーブルの１８０°回転ごとに、可動側金型と固定側金型との組み合わせを交番的に変えると共に、２つの射出ユニットで同時に射出を行うように構成することで、移動中子などをもつ複雑な金型構造としなくても、簡単に２色成形が行えるようにした横型の射出成形機が知られている。あるいは、例えば、回転テーブルに搭載した２つの固定側金型に対して単一の可動側金型を設けると共に、単一の射出ユニットを設けて、２つの固定側金型のうちの１つを交番的に可動側金型と対向させて、この金型同士が対向するステージにおいて射出を行い、他方のステージでは固定側金型へのインサート物品の載置・位置決めを行うように構成することで、効率よくインサート成形を行えるようにした縦型の射出成形機も知られている。

また、例えば、回転テーブル上に４つの固定側金型を９０°間隔で搭載し、回転テーブルを９０°ずつ一定方向に間欠回転させることで、４つの固定側金型のうちの１つを、順次、唯一設けられた可動側金型と対向する位置に停止させるようにし、金型へのインサート物品の載置・位置決めと、溶融樹脂の射出・充填と、成形製品のイジェクト（突き出し）・取り出しとを、それぞれ別ステージで行うようにすることで、インサート成形における成形サイクルのより短縮化を図るようにした、４ステージタイプの縦型の射出成形機も知られている。

上記したような回転テーブルをもつ射出成形機においては、回転テーブルに搭載する金型として、メーカー側で推奨する重量範囲の金型をユーザーが用いることを前提として、回転テーブルの制御条件である、ゲイン（サーボゲイン）や加減速の条件を、射出成形機の出荷段階で、メーカー側が予め一意に設定するのが、一般的であった。

ところで、回転テーブルを有する射出成形機のユーザー側にとっては、メーカー側が推奨する重量範囲外の金型を使用したいという要求があり、また、回転テーブルには、メーカー側が推奨する重量範囲外の金型を取り付けることが可能ともなっていることから、例えば、メーカー側が標準重量とした金型重量の２倍以上の重量の金型を、回転テーブルに搭載して成形運転が行われることが間々あった。このような場合には、回転テーブルのゲインや加減速の制御条件は、上記の標準重量の金型を搭載した際において最適であるように設定されているので、回転テーブルの回転がきわめて不安定で、信頼性のないものとなっていた。つまり、設定されている回転テーブルのゲインや加減速の制御条件に対して、回転テーブルに搭載された金型重量が過多であり過ぎるので、加速や減速の性能が安定せず、また、オーバーランを生じて滑らかな停止が行えない上、静定（停止位置での姿勢静定）までの時間がばらつくという問題があった。また、無理矢理の回転制御を行うので発振するような場合もあり、さらには、回転停止の制御が実質上不能となるような場合もあった。

一方、例えば、メーカー側が標準重量とした金型重量の１／２倍程度の重量の金型を、回転テーブルに搭載して成形運転を行うことも考えられるが、この場合には、上記したように回転テーブルのゲインや加減速の制御条件は、標準重量の金型を搭載した際において最適であるように設定されているので、標準重量よりも大幅に軽量の金型に対しては、余裕のあり過ぎる（過剰の）スペックの制御条件となり、回転開始から回転停止までの時間の短縮を図ることが可能であるにもかかわらず、それが実現されていないなどという問題をもつものとなる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、回転テーブルに任意の重量の金型を搭載しても、その金型重量に応じた好適なテーブル制御条件を自動的に設定可能とすることにある。

本発明は上記した目的を達成するため、金型を搭載した回転テーブルをサーボモータの駆動力で回転させるようにした射出成形機において、
前記サーボモータを駆動するサーボドライバに駆動指令を与えるテーブル回転制御手段と、
該テーブル回転制御手段が成形運転時のテーブル回転制御のために用いる制御条件を記憶する制御条件記憶手段と、
該制御条件記憶手段に記憶するための、金型重量に応じてそれぞれ好適に定められた複数組の候補制御条件を記憶した候補制御条件記憶手段と、
該候補制御条件記憶手段に記憶した各組の前記候補制御条件に対応する金型をそれぞれ搭載した状態の前記回転テーブルを、所定の試験回転制御条件に基づいて予め回転駆動することにより得た前記サーボモータの計測トルクデータを、各組の前記候補制御条件にそれぞれ対応付けて参照用計測トルクデータとして記憶した参照用計測トルクデータ記憶手段と、
実際に成形を行う金型を搭載した状態で前記回転テーブルを前記所定の試験回転制御条件に基づいて回転させることにより得た前記サーボモータの計測トルクデータと、前記参照用計測トルクデータ記憶手段に予め記憶した前記参照用計測トルクデータとを比較することにより、試験回転させて得た前記サーボモータの計測トルクデータに最も近い前記参照用計測トルクデータを特定して、この特定した前記参照用計測トルクデータに対応する前記候補制御条件を、実際に成形を行う際の制御条件として前記制御条件記憶手段に記憶させる制御条件選択・設定手段とを、
備えた構成をとる。

本発明では、実際に成形を行う金型を搭載した状態で回転テーブルを所定の試験回転制御条件に基づいて回転させることにより、サーボモータの計測トルクデータを取得し、この計測トルクデータと予め記憶しておいた複数の参照用計測トルクデータとを比較し、計測トルクデータに最も近い参照用計測トルクデータを特定して、特定した参照用計測トルクデータに対応して予め記憶しておいた好適な候補制御条件を、実際に成形を行う際の制御条件として自動的に用いるので、回転テーブルに搭載する金型の重量に応じた好適な回転制御を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）による横型の射出成形機に係り、本実施形態の射出成形機は、回転テーブルを鉛直面に沿って回転可能として、２つの金型を１８０°間隔で回転テーブルに搭載し、該回転テーブルを１８０°ずつ交互に正逆方向に間欠回転させるように構成されたマシンへの適用例である。

なお、以下の説明から当業者には容易に明らかなように、本発明は、上記のように回転テーブルが鉛直面に沿って回転可能である場合以外にも、回転テーブルが水平面に沿って回転可能である場合にも適用可能である。また、本発明は、回転テーブルに４つの金型を９０°間隔で搭載した場合や、場合によっては、回転テーブルに３つの金型を９０°間隔で搭載した場合にも適用可能である。また、回転テーブルが正逆に間欠回転する以外にも、回転テーブルが一定方向に間欠回転するマシンにも適用可能である。さらにまた、縦型や横型のマシン以外にも、横型締めで縦射出のタイプのマシンや、縦方締めで横射出のタイプのマシンにも適用可能である。

図１は、本実施形態の射出成形機における可動ダイプレートや回転テーブルなどを示す要部側面図である。図１において、１は、図示せぬテールストック（型開閉駆動源などを搭載した保持部材）と図示せぬ固定ダイプレートとの間で前後進可能な可動ダイプレート、２は、テールストックと固定ダイプレートとの間に架け渡され、可動ダイプレート１を挿通・案内するタイバー、３は、可動ダイプレート１に固定されたテーブル保持プレート、４は、テーブル保持プレート３に回転可能に保持された回転テーブル、５は、回転テーブル４に１８０°間隔で取り付けられた（搭載された）２つの可動側金型、６は、可動ダイプレート１に搭載されたテーブル回転駆動用のサーボモータ、７は、サーボモータ６の出力軸に固定された小径の駆動プーリ（歯付きプーリ＝タイミングプーリ）、８は、駆動プーリ７の回転を回転テーブル４に固定された図示せぬ大径の被動プーリ（歯付きプーリ＝タイミングプーリ）に伝達するタイミングベルト（歯付きベルト）、９は、回転テーブル４の重量を支承する補助部材として機能する回転可能なサポートローラである。

回転テーブル４は、サーボモータ６の回転駆動力により、タイミングプーリ、タイミングベルトによる減速回転伝達系を介して、１８０°ずつ交互に正逆方向に間欠回転駆動される。本実施形態の射出成形機においては、図示せぬ固定ダイプレートには、１８０°間隔で２つの図示せぬ固定側金型が取り付けられて（搭載されて）いて、また、可動側金型５と固定金型の対のそれぞれに対応して２つの射出ユニットが設けられている。そして、回転テーブル４の１８０°回転ごとに、可動側金型５と固定側金型との組み合わせを交番的に変えると共に、２つの射出ユニットで同時に射出を行うように構成されていて、これによって、本実施形態の射出成形機は２色成形を行うことが可能なマシンとなっている。

図２は、回転テーブル４の回転制御系の構成を示すブロック図である。図２において、１１は、射出成形機の全体制御を司るシステムコントローラで、該システムコントローラは、演算機能素子やメモリなどのハードウェア資源と、予め保持された各種アプリケーションソフトなどのソフトウェア資源との協働により、各種の演算処理、データ書き込み・呼み出し処理、表示制御処理、指令出力処理等々の各種処理を実行する。図２でシステムコントローラ１１中には、回転テーブル４の回転制御にかかわる機能ブロックのみを描いてあり、これらの機能ブロックの詳細については後述するが、各機能ブロックは、上記のハードウェア資源とソフトウェア資源とにより具現化されるものであり、システムコントローラ１１中の機能ブロックは、１つの機能ブロックが他の機能ブロックを兼用する機能をもつものとなっていてもよい。

また、図２において、１２は、システムコントローラ１１からの指令によって、システムコントローラ１１から与えられる制御目標データと、サーボモータ６に付設された図示せぬエンコーダの出力やサーボモータ６に付設されたトルク検出部１４の出力などとに基づき、サーボモータ６をサーボドライバ１３を介して駆動制御するテーブル回転制御部、１４は、サーボモータ６に付設されて、サーボモータ６の実駆動電流値からモータトルクを計測するトルク検出部、１５は、サーボモータ６の回転を回転テーブル４に伝える前記したタイミングプーリ、タイミングベルトによる減速回転伝達系（減速回転伝達メカニズム）である。

システムコントローラ１１中において、２１は、システムコントローラ１１内の各部を制御する統括制御部、２２は、テーブル回転制御部１２が成形運転時のテーブル回転制御のために用いる制御条件を記憶する制御条件記憶部、２３は、テーブル回転制御部１２が後述する試験回転運転時のテーブル回転制御のために用いる制御条件を記憶する試験回転制御条件記憶部、２４は、制御条件記憶部２２または試験回転制御条件記憶部２３の何れか一方の条件データを用いて、マシンの各部の動作状態を把握する統括制御部２１のコントロールの下に、サーボモータ６に付設されたエンコーダの出力やトルク検出部１４の出力を参照しつつ、テーブル回転制御部１２に制御目標データ（指令値）を出力する制御指令値出力部である。なお、制御条件記憶部２２には、テーブル１８０°回転に要するエンコーダの出力パルス値、交番的な回転方向切替条件の他に、サーボゲイン条件、加速条件、一定速条件、減速条件などが記憶される。試験回転制御条件記憶部２３には、テーブル１８０°回転に要するエンコーダの出力パルス値、交番的な回転方向切替条件、試験回転の回数値の他に、テーブル試験回転で用いる例えば標準的なサーボゲイン条件、加速条件、一定速条件、減速条件などが記憶される。

また、システムコントローラ１１中において、２５は、制御条件記憶部２２に記憶するための、金型重量に応じてそれぞれ好適に定められた複数組の候補制御条件を記憶した候補制御条件記憶部、２６は、候補制御条件記憶部２５に記憶した各組の候補制御条件に対応する金型をそれぞれ搭載した状態の回転テーブル４を、試験回転制御条件記憶部２３に記憶した所定の試験回転制御条件に基づいて予め回転駆動することにより得たサーボモータ６の計測トルクデータを、各組の候補制御条件にそれぞれ対応付けて、参照用計測トルクデータとして記憶した参照用計測トルクデータ記憶部（この参照用計測トルクデータ記憶部に記憶するデータは、マシン毎に試験回転運転を行って記憶する必要はなく、同一機種の他の１つのマシンで行って得たデータを書き込むようにされる）、２７は、マシン（射出成形機）のユーザーが成形運転を行う前に、実際に成形を行う金型を搭載した状態で回転テーブル４を試験回転制御条件記憶部２３に記憶した所定の試験回転制御条件に基づいて試験回転させることにより、トルク検出部１４によって得たサーボモータ６の計測トルクデータを記憶する計測トルクデータ保持部、２８は、計測トルクデータ保持部２７が保持した計測トルクデータと、参照用計測トルクデータ記憶部２６に予め記憶した複数種の参照用計測トルクデータとを比較することにより、試験回転させて得たサーボモータ６の計測トルクデータに最も近い参照用計測トルクデータを特定して、この特定した参照用計測トルクデータに対応する候補制御条件を候補制御条件記憶部２５から読み出して、実際に成形を行う際の制御条件として制御条件記憶部２２に記憶・設定する制御条件選択・設定手段である。

次に、本実施形態の回転テーブル４の制御条件の自動設定動作について、図３、図４を用いて説明する。図３は、本実施形態における制御条件記憶部２２への制御条件の記憶・設定処理の流れを示すフローチャートであり、図４は、データ処理を模式的に示す説明図である。

まず、成形運転を行う前に、次の成形運転で用いる２つの可動側金型５を回転テーブル４に搭載した状態とし、ステップＳ１において、試験回転制御条件記憶部２３に記憶した所定の試験回転制御条件に基づいて、回転テーブル４を試験回転させて（１８０°ずつ複数回だけ正逆回転させて）、トルク検出部１４で計測したサーボモータ６の計測トルクデータを取得して、計測トルクデータ保持部２７に、複数回分の１８０°回転の計測トルクデータを記憶させる（絶対値データとして記憶させる）。回転テーブル４が正転した際の計測トルクデータの時間軸に沿ったパターン（グラフィックパターン）と、回転テーブル４が逆転した際の計測トルクデータの時間軸に沿ったパターン（グラフィックパターン）とは、略同様のパターンであり、本実施形態では、統括制御部２１の制御の下に、複数回分の１８０°回転の計測トルクデータ（絶対値による計測トルクデータ）の平均値を、適宜の図示せぬ演算処理機能部により求めて、これを計測トルクデータ保持部２７に記憶させるようになっている。図４の（ａ）は、計測トルクデータ保持部２７に記憶させた平均値の計測トルクデータによるパターン（グラフィックパターン）例を示している。

次に、ステップＳ２おいて、制御条件選択・設定部２８が、計測トルクデータ保持部２７に記憶されている平均値の計測トルクデータによるパターンと、参照用計測トルクデータ記憶部２６に予め記憶されている複数種の参照用計測トルクデータによる各パターン（各グラフィックパターン）とを対比することにより、計測トルクデータによるパターンに最も似かよった参照用計測トルクデータによるパターンを特定する。図４の（ｂ）は、参照用計測トルクデータによるパターンの例を示しており、ここでは、参照用計測トルクデータ記憶部２６には、金型重量が大、中、小の３種の参照用計測トルクデータが記憶されていて、図４の（ｂ）の（１）が金型重量が小に対応する参照用計測トルクデータによるパターン、図４の（ｂ）の（２）が金型重量が大に対応する参照用計測トルクデータによるパターン、図４の（ｂ）の（３）が金型重量が中に対応する参照用計測トルクデータによるパターンの例を、それぞれ示している。なお、参照用計測トルクデータ記憶部２６に予め記憶しておく参照用計測トルクデータの数は、４種以上の任意の数であってよいことは、言うまでもない。制御条件選択・設定部２８が行うパターン比較処理では、グラフィックパターンのピーク波形、ピークレベル、定速制御時のレベルなどを比較することで、パターン同士の近似度を判定するが、パターン同士の近似度の判定には任意の手法が採用可能である。

次に、ステップＳ３において、制御条件選択・設定部２８は、ステップＳ２において特定した参照用計測トルクデータに対応する、金型重量に応じて好適化された候補制御条件を候補制御条件記憶部２５から読み出して、これを実際に成形を行う際の制御条件として制御条件記憶部２２に記憶・設定する。図４に示した例では、図４の（ｂ）の（２）のパターン（参照用計測トルクデータ）が、試験回転での計測トルクデータに最も近いと、判定されており、図４の（ｂ）の（２）のパターン（参照用計測トルクデータ）に対応する候補制御条件３１が、制御条件記憶部２２に設定される。ここで、候補制御条件に含まれるデータ項目としては、少なくともサーボゲイン条件、加速条件、一定速条件、減速条件が挙げられ、これらは、本実施形態では、各条件制御の演算に用いる定数の形で記憶・設定されるようになっている。なお、制御条件記憶部２２に記憶される、テーブル１８０°回転に要するエンコーダの出力パルス値、交番的な回転方向切替条件は、回転テーブル４に搭載する金型重量の如何にかかわらず、常に共通のデータが設定されるようになっていることは言うまでもない。

以上のように本実施形態では、実際に成形を行う金型を搭載した状態で回転テーブル４を所定の試験回転制御条件に基づいて回転させることにより、サーボモータ６の計測トルクデータを取得し、この計測トルクデータと予め記憶しておいた複数の参照用計測トルクデータとを比較し、計測トルクデータに最も近い参照用計測トルクデータを特定して、特定した参照用計測トルクデータに対応して予め記憶しておいた好適な候補制御条件を、実際に成形を行う際の制御条件として自動的に用いるので、回転テーブル４に搭載する金型の重量に応じた好適な回転制御を行うことが可能となる。したがって、例えば、メーカー側が標準重量とした金型重量の２倍以上の重量の金型を、回転テーブル４に搭載した場合であっても、１８０°回転に要する時間は標準重量の金型を搭載した場合よりも長くなるが、加速や減速の性能が安定してオーバーランを生じることがなく、静定（停止位置での姿勢静定）までの時間も一定化（安定化）する。また、例えば、メーカー側が標準重量とした金型重量の１／２倍程度の重量の金型を回転テーブル４に搭載した場合には、加速や減速のカーブを急峻にできて、回転開始から回転停止までの時間の短縮化を図ることでき、かつ、静定までの時間も一定化させることができる。

本発明の一実施形態に係る射出成形機における、可動ダイプレートや回転テーブルなどを示す要部側面図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形機における、回転テーブルの回転制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る射出成形機における、回転テーブルの制御条件の自動設定の処理フローを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る射出成形機における、回転テーブルの制御条件の自動設定のためのデータ処理を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ 可動ダイプレート
２ タイバー
３ テーブル保持プレート
４ 回転テーブル
５ 可動側金型
６ テーブル回転駆動用のサーボモータ
７ 駆動プーリ
８ タイミングベルト
９ サポートローラ
１１ システムミントローラ
１２ テーブル回転制御部
１３ サーボドライバ
１４ トルク検出部
１５ 減速回転伝達系
２１ 統括制御部
２２ 制御条件記憶部
２３ 試験回転制御条件記憶部
２４ 制御指令値出力部
２５ 候補制御条件記憶部
２６ 参照用計測トルクデータ記憶部
２７ 計測トルクデータ保持部
２８ 制御条件選択・設定手段

Claims (3)

1. 金型を搭載した回転テーブルをサーボモータの駆動力で回転させるようにした射出成形機において、
   前記サーボモータを駆動するサーボドライバに駆動指令を与えるテーブル回転制御手段と、
   該テーブル回転制御手段が成形運転時のテーブル回転制御のために用いる制御条件を記憶する制御条件記憶手段と、
   該制御条件記憶手段に記憶するための、金型重量に応じてそれぞれ好適に定められた複数組の候補制御条件を記憶した候補制御条件記憶手段と、
   該候補制御条件記憶手段に記憶した各組の前記候補制御条件に対応する金型をそれぞれ搭載した状態の前記回転テーブルを、所定の試験回転制御条件に基づいて予め回転駆動することにより得た前記サーボモータの計測トルクデータを、各組の前記候補制御条件にそれぞれ対応付けて参照用計測トルクデータとして記憶した参照用計測トルクデータ記憶手段と、
   実際に成形を行う金型を搭載した状態で前記回転テーブルを前記所定の試験回転制御条件に基づいて回転させることにより得た前記サーボモータの計測トルクデータと、前記参照用計測トルクデータ記憶手段に予め記憶した前記参照用計測トルクデータとを比較することにより、試験回転させて得た前記サーボモータの計測トルクデータに最も近い前記参照用計測トルクデータを特定して、この特定した前記参照用計測トルクデータに対応する前記候補制御条件を、実際に成形を行う際の制御条件として前記制御条件記憶手段に記憶させる制御条件選択・設定手段とを、
   備えたことを特徴とする射出成形機。
2. 請求項１に記載の射出成形機において、
   前記制御条件選択・設定手段が前記制御条件記憶手段に記憶させる制御条件は、少なくとも、ゲイン条件と加速条件と減速条件であることを特徴とする射出成形機。
3. 請求項１に記載の射出成形機において、
   前記制御条件選択・設定手段は、前記回転テーブルの回転開始から回転停止までのトルクデータのパターンを比較することにより、試験回転させて得た前記サーボモータの計測トルクデータに最も近い前記参照用計測トルクデータを特定する判定処理を行うことを特徴とする射出成形機。

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